Oeuvre illustrant l'état du cluster généré dans notre travail. Crédit :Jonas S. Neergaard-Nielsen
La mécanique quantique est l'une des théories les plus réussies des sciences naturelles, et bien que ses prédictions soient souvent contre-intuitives, pas une seule expérience n'a été menée à ce jour dont la théorie n'a pas été en mesure de donner une description adéquate.
Avec des collègues de bigQ (Center for Macroscopic Quantum States, un centre d'excellence de la Fondation nationale pour la recherche danoise), le chef du centre, le professeur Ulrik Lund Andersen, travaille à la compréhension et à l'utilisation des effets quantiques macroscopiques.
"L'opinion dominante parmi les chercheurs est que la mécanique quantique est une théorie universellement valable et donc également applicable dans le monde macroscopique quotidien dans lequel nous vivons normalement. Cela signifie également qu'il devrait être possible d'observer les phénomènes quantiques à grande échelle, et c'est précisément ce que nous nous efforçons de faire dans le centre d'excellence de la Fondation nationale pour la recherche danoise bigQ, " dit Lund Andersen.
Dans un nouvel article de la prestigieuse revue internationale Science , les chercheurs décrivent comment ils ont réussi à créer des enchevêtrements, lumière pressée à température ambiante, une découverte qui pourrait ouvrir la voie à des ordinateurs quantiques moins chers et plus puissants. Leurs travaux portent sur l'un des phénomènes quantiques les plus notoirement difficiles à comprendre :l'intrication. Il décrit comment les objets physiques peuvent être amenés dans un état dans lequel ils sont si étroitement liés qu'ils ne peuvent plus être décrits individuellement.
Animation de Mikkel V. Larsen (auteur) illustrant l'évolution temporelle de notre schéma de génération d'états de cluster illustré à la figure 1 de notre manuscrit. Crédit :Mikkel V. Larsen
Si deux objets sont enchevêtrés, ils doivent être considérés comme un tout unifié, quelle que soit leur distance les uns par rapport aux autres. Ils se comporteront toujours comme une seule unité et si les objets sont mesurés individuellement, les résultats seront corrélés à un degré tel qu'il ne peut pas être décrit sur la base des lois classiques de la nature. Ceci n'est possible qu'en utilisant la mécanique quantique.
L'intrication n'est pas limitée à des paires d'objets. Dans leurs efforts pour observer les phénomènes quantiques à l'échelle macroscopique, les chercheurs de bigQ ont réussi à créer un réseau de 30, 000 impulsions de lumière enchevêtrées disposées en un réseau bidimensionnel réparti dans l'espace et le temps. C'est presque comme lorsqu'une myriade de fils colorés sont tissés ensemble dans une couverture à motifs.
Les chercheurs ont produit des faisceaux lumineux dotés de propriétés mécaniques quantiques spéciales (états comprimés) et les ont tissés ensemble à l'aide de composants de fibres optiques pour former un état quantique extrêmement intriqué avec une structure de réseau bidimensionnelle, également appelée état de cluster.
« Contrairement aux États de cluster traditionnels, nous utilisons le degré de liberté temporel pour obtenir le réseau intriqué bidimensionnel de 30.000 impulsions lumineuses. La configuration expérimentale est en fait étonnamment simple. La plupart des efforts ont été consacrés au développement de l'idée de génération d'états de cluster, " dit Mikkel Vilsbøll Larsen, l'auteur principal de l'ouvrage.
Créer un tel degré d'intrication physique quantique est en soi une recherche fondamentale intéressante. L'état du cluster est également une ressource potentielle pour créer un ordinateur quantique optique. Cette approche est une alternative intéressante aux technologies supraconductrices plus répandues, car tout se passe à température ambiante.
Animation de Mikkel V. Larsen (auteur) illustrant l'évolution temporelle de notre schéma de génération d'états de cluster illustré à la figure 1 de notre manuscrit. Crédit :Mikkel V. Larsen
En outre, le long temps de cohérence de la lumière laser peut être utilisé, ce qui signifie qu'elle est maintenue sous la forme d'une onde lumineuse définie avec précision, même sur de très longues distances.
Un ordinateur quantique optique ne nécessitera donc pas de technologie de réfrigération coûteuse et avancée. À la fois, ses qubits basés sur la lumière et porteurs d'informations dans la lumière laser seront beaucoup plus durables que leurs homologues électroniques ultra-froids utilisés dans les supraconducteurs.
"Grâce à la distribution de l'état du cluster généré dans l'espace et le temps, un ordinateur quantique optique peut également être plus facilement mis à l'échelle pour contenir des centaines de qubits. Cela en fait un candidat potentiel pour la prochaine génération d'ordinateurs quantiques plus grands et plus puissants, " ajoute Ulrik Lund Andersen.
